Создан способ узнать, какие гены работали в клетке несколько дней назад
Исследователи разработали технологию, которая позволяет сохранять внутри живых клеток информацию об активности генов в течение нескольких дней. В будущем это может помочь выяснить, почему некоторые раковые клетки выживают после химиотерапии и вызывают повторное развитие опухоли.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 27 октября. /Новости науки/. Швейцарские ученые разработали способ сохранять внутри живых клеток информацию о том, какие гены были активны несколько дней назад. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology.
Новая технология позволяет исследователям заглянуть в прошлое клетки и выяснить, как она реагировала на различные воздействия, даже если эти изменения уже исчезли. Такой подход может оказаться особенно полезным при изучении иммунных реакций и раковых клеток, которые выживают после лечения.
До сих пор специалисты могли изучать активность генов преимущественно в момент проведения анализа. Для этого они исследовали молекулы РНК, которые образуются при работе генов и несут информацию, необходимую для производства белков. Однако такие молекулы постепенно разрушаются, поэтому спустя некоторое время следы происходивших в клетке изменений исчезают. Кроме того, для обычного анализа РНК клетку приходится разрушать.
Чтобы решить эту проблему, исследователи создали своеобразный молекулярный архив, который формируется непосредственно внутри живой клетки. Он собирает молекулы РНК и защищает их от разрушения. Благодаря этому ученые могут спустя несколько дней определить, какие гены работали в клетке раньше, даже если к моменту исследования их активность уже прекратилась.
Для создания такого архива специалисты использовали искусственно сконструированный белок, объединяющий несколько функций. Он позволяет собирать молекулы РНК и удерживать их в защитной структуре на поверхности митохондрий — клеточных образований, обеспечивающих производство энергии. Инструкции для создания этой системы вводятся в клетки, после чего они самостоятельно формируют необходимую структуру.
Эксперименты на выращенных в лаборатории человеческих клетках показали, что новый способ позволяет сохранять несколько тысяч молекул РНК в каждой клетке на протяжении нескольких дней. Разработанная система способна собирать образцы РНК, представляющие до 90% генов, активных в исследуемых клетках. При этом в проведенных экспериментах она не вызывала существенных нарушений их нормальной работы.
Как технология поможет изучать рак
Чтобы проверить эффективность разработки, ученые исследовали реакцию человеческих клеток на интерферон — сигнальное вещество, участвующее в работе иммунной системы. Под его воздействием в клетках активируются определенные гены, но после прекращения действия сигнала их активность постепенно снижается.
При использовании обычных методов спустя два дня после прекращения воздействия на клетку следы такой реакции уже не обнаруживались. Однако в клетках с молекулярным архивом информация о работе соответствующих генов сохранялась. Это позволило исследователям установить, что клетки ранее подвергались воздействию интерферона.
Одним из наиболее перспективных направлений применения технологии ученые считают изучение рака. После химиотерапии некоторые опухолевые клетки способны выживать, несмотря на действие лекарств. Впоследствии они могут стать причиной повторного развития заболевания. При этом заранее определить, какие именно клетки переживут лечение, крайне сложно.
Новая технология в будущем может позволить исследователям сначала выявлять выжившие после терапии клетки, а затем изучать сохраненную в них информацию о прежней активности генов. Это поможет выяснить, какие изменения происходили в клетках до лечения и во время него, а также почему некоторые из них оказались устойчивыми к противоопухолевым препаратам.
Новая технология позволяет исследователям заглянуть в прошлое клетки и выяснить, как она реагировала на различные воздействия, даже если эти изменения уже исчезли. Такой подход может оказаться особенно полезным при изучении иммунных реакций и раковых клеток, которые выживают после лечения.
До сих пор специалисты могли изучать активность генов преимущественно в момент проведения анализа. Для этого они исследовали молекулы РНК, которые образуются при работе генов и несут информацию, необходимую для производства белков. Однако такие молекулы постепенно разрушаются, поэтому спустя некоторое время следы происходивших в клетке изменений исчезают. Кроме того, для обычного анализа РНК клетку приходится разрушать.
Чтобы решить эту проблему, исследователи создали своеобразный молекулярный архив, который формируется непосредственно внутри живой клетки. Он собирает молекулы РНК и защищает их от разрушения. Благодаря этому ученые могут спустя несколько дней определить, какие гены работали в клетке раньше, даже если к моменту исследования их активность уже прекратилась.
Для создания такого архива специалисты использовали искусственно сконструированный белок, объединяющий несколько функций. Он позволяет собирать молекулы РНК и удерживать их в защитной структуре на поверхности митохондрий — клеточных образований, обеспечивающих производство энергии. Инструкции для создания этой системы вводятся в клетки, после чего они самостоятельно формируют необходимую структуру.
Эксперименты на выращенных в лаборатории человеческих клетках показали, что новый способ позволяет сохранять несколько тысяч молекул РНК в каждой клетке на протяжении нескольких дней. Разработанная система способна собирать образцы РНК, представляющие до 90% генов, активных в исследуемых клетках. При этом в проведенных экспериментах она не вызывала существенных нарушений их нормальной работы.
Как технология поможет изучать рак
Чтобы проверить эффективность разработки, ученые исследовали реакцию человеческих клеток на интерферон — сигнальное вещество, участвующее в работе иммунной системы. Под его воздействием в клетках активируются определенные гены, но после прекращения действия сигнала их активность постепенно снижается.
При использовании обычных методов спустя два дня после прекращения воздействия на клетку следы такой реакции уже не обнаруживались. Однако в клетках с молекулярным архивом информация о работе соответствующих генов сохранялась. Это позволило исследователям установить, что клетки ранее подвергались воздействию интерферона.
Одним из наиболее перспективных направлений применения технологии ученые считают изучение рака. После химиотерапии некоторые опухолевые клетки способны выживать, несмотря на действие лекарств. Впоследствии они могут стать причиной повторного развития заболевания. При этом заранее определить, какие именно клетки переживут лечение, крайне сложно.
Новая технология в будущем может позволить исследователям сначала выявлять выжившие после терапии клетки, а затем изучать сохраненную в них информацию о прежней активности генов. Это поможет выяснить, какие изменения происходили в клетках до лечения и во время него, а также почему некоторые из них оказались устойчивыми к противоопухолевым препаратам.
